Путешествие
из Петербурга в Москву
Обеспечение безопасности глазами ученого
Казалось бы, впечатления во время путешествия одинаковы для всех. Мы любуемся незнакомым пейзажем из окна, знакомимся с новыми людьми, предвкушаем приключения. Но что, если путешественник — парень, которому необходимо потерять 60 баллов IQ, чтобы называться умным?
Шелдон Купер, слегка прищурив глаза, глядит на серое петербургское небо. Бубнит под нос что-то вроде: «Cмотрю на тебя с выражением дикой усталости и легкой иронии». К тротуару подъезжает такси, и величайший гений современности, еще раз бегло окинув взглядом улицу, забирается внутрь.
– В аэропорт, пожалуйста.

Куда бы ни отправился зануда-физик из сериала «Теория большого взрыва», в его голове возникают бесконечные вопросы. Даже сейчас, задумчиво наблюдая за дорогой, он размышляет: как выбирают оттенки цветов для дорожных знаков? Почему самолет может 10 минут петлять по странному маршруту, прежде чем выехать на взлетную полосу? Чем отличаются светофоры, используемые на железной дороге?

Внезапно на повороте из рюкзака Шелдона выпадает увесистый том с названием «Метрология для жизни». Подарок коллеги-ученого из России. Шелдон поднимает книгу, несколько секунд задумчиво разглядывает обложку, затем открывает на первой странице.
Маршрут Шелдона Купера
Автомобильный транспорт
img2
Авиация
Железная дорога
Безопасность на дорогах
Чтобы гарантировать безопасность чего-либо, нужно определить такие параметры системы, которые не навредят человеку, и неукоснительно их придерживаться. Точность измерений этих параметров играет ключевую роль. Говоря об «измерении безопасности» на транспорте, мы подразумеваем, что необходимо контролировать соответствие стандартам света и цвета светофоров, знаков, разметки. На помощь в этом приходят фотометрия и колориметрия.
Шелдон резко отрывается от книги.
«Небезынтересное развитие событий, — ухмыляется он. —
Кажется, придется освежить в памяти кое-какие сведения из области оптической физики».
Безопасность автомобильного транспорта зависит от соответствия стандартам самой дороги и оборудования внутри автомобиля.
Автомобильные фары
Автомобильные фары должны быть белого или бело-лунного цвета, поворотники — желтыми, стоп-огни — красными. Однако как понять, что водитель увидит фары другого автомобиля при любом освещении и метеорологических условиях? Для этого измеряют осевую силу света фар.
Помимо силы света, определяют светотеневые границы. Это необходимо для того, чтобы фары не слепили водителя встречного автомобиля. Причем важно откалибровать границы не только по высоте, но и у левой фары, что обусловлено правосторонним движением в России.
Приборная панель
Жесткому контролю подлежат цифры и черточки, расположенные на приборной панели. Они должны быть определенного цвета и яркости, чтобы водитель хорошо видел их. Для проверки используют спектрорадиометры с макролинзами. Они позволяют определить толщину светящейся линии с точностью менее одного миллиметра.
Психофизическое восприятие света — важнейшая область, которую необходимо исследовать при выборе оптимальных цветов. Разработан светодиодный источник света с перестраиваемыми координатами цветности. Испытания проводят так: на голову человека надевают энцефалограф и в определенном порядке демонстрируют цвета (всего более 65 000). Оценивая реакцию на них, выяснили, например, что красный цвет возбуждает, а зеленый — наоборот, успокаивает.
Безопасность дорожного движения за пределами автомобиля во многом зависит от светофоров и знаков. Нормировка цвета, то есть определение допустимых значений его координат, снова играет ключевую роль.
«Сомнительное и ошибочное разделяет тонкая линия и, держу пари, кто-то пытается меня одурачить, — бормочет Шелдон. —
Даже школьник знает, что восприятие цвета субъективно. Как же тогда проверить его соответствие стандарту?»
Цвет представим в виде вектора, смешение цветов эквивалентно сложению векторов. Тройка векторов — красный, синий и желтый — дает в различных соотношениях все возможные наборы цветов. Показать графически это можно на трехмерной диаграмме. Для каждого цвета мы получаем точку, оси которой — стороны треугольника, заданные основными цветами системы. Координаты этой точки называют координатами цветности. Поместив на диаграмму все возможные цветности и установив пределом линию спектрально чистых излучений, получим локус — область реальных цветов.
1. Светофоры
Оборудование калибруют для проверки силы света и координат цветности. Важно, чтобы угол пространственного распределения составлял до 45 градусов. В таком случае водитель, стоящий максимально близко к светофору, гарантированно увидит его цвет

2. Знаки
Дорожные знаки покрывают цветными пленками. Для проверки их производят входной и выходной контроль с помощью пробника, который разделен на две половины – белую и черную. Краску наносят шпателем на пробник так, чтобы ни одна из сторон не просвечивали. Затем производят ускоренную сушку и старение, измеряют координаты цвета и сравнивают со стандартным значением.

3. Дорожное полотно
Для разметки, наносимой на дорожное полотно, используют краску или пленку со световозвращающими сферическими элементами — ее хорошо видно даже в темноте. Для обеспечения безопасности необходимо проверять, соответствует ли коэффициент световозвращения требованиям.

4. Освещение дорог
Освещенность на перекрестках и переходах должна быть в 2 раза больше, чем основная. Однако это соблюдается далеко не всегда. Поэтому в метрологические институты нередко поступают запросы с целью проверки освещенности пешеходного перехода. Если удается доказать, что она ниже требуемой и переходящего улицу просто нельзя увидеть, с водителя частично снимается вина за сбитого пешехода.
– Вот мы и на месте, — объявляет довольный таксист.
«Все-таки хорошо, что я не выкинул тот светоотражатель, подарок Пенни, — думает Шелдон, закрывая книгу и выбираясь из такси. —
Если безопасность на дорогах зависит от стольких параметров, могу себе представить, сколько всего необходимо предусмотреть в случае с авиацией».
Безопасность авиационного транспорта
Однако автор «Метрологии для жизни» призывает помнить, что любой полет начинается на земле. Поэтому безопасность на летном поле требует особого внимания.
Катастрофа самолета Dassault Falcon 50 EX
Нахождение самолета на земле, а не в воздухе, создает иллюзию полной безопасности. Однако это не так. Примером служит катастрофа частного самолета Dassault Falcon 50 EX, которая произошла в аэропорту Внуково в ночь с 20 на 21 октября 2014 года. Самолет при разбеге столкнулся с аэродромной снегоуборочной машиной, в результате чего воздушное судно загорелось. Все четыре человека, находившиеся на борту, погибли. Причина происшествия заключалась в следующем. На летном поле работали три снегоуборочные машины, которые следовали друг за другом. В условиях плохой видимости — шел снег с дождем — водитель одной из машин не увидел сигнал следовавшей впереди, сбился с маршрута и случайно выехал на взлетно-посадочную полосу.
1. Огни на взлетно-посадочной полосе
Светосигнальная система включается ночью (за 15 минут до захода солнца или расчетного времени прибытия воздушных судов), а также в дневное время при видимости 2 000 метров и менее. Сертификации подлежит нормировка распределения силы света, то есть область по углам, внутри которой сила света не падает ниже определенного значения.

2. Разметка
Карту рулежных дорожек и разметку создают таким образом, чтобы соединить различные элементы аэродрома по самым коротким расстояниям, сокращая тем самым время на руление. При этом важно, чтобы маршруты не проходили по зонам, где имеется возможность свободного доступа пассажиров к воздушным судам. В зависимости от назначения, разметка бывает красная, желтая и белая.

3. Знаки
Знаки бывают двух видов — обязательные и указательные. Обязательные выполняются в красном цвете с использованием белых надписей. Каждый такой знак подразумевает, что дальнейшее движение воздушного судна или транспортного средства запрещено, если не поступило разрешающего указания от диспетчерского пункта аэродрома. Указательные знаки используют желтое полотно и черный шрифт. Как правило, они используются для предоставления информации о направлении движения, местоположении тех или иных объектов и местах схода с взлетно-посадочной полосы. По своему виду знаки также бывают двух типов — с внутренней подсветкой и без. Сертификации на них, как и на обычных дорожных знаках, подлежит яркость и координаты цветности.

4. Огни на спецтехнике
Сертификации подлежат сила света и частота мигания, значения которых указаны в ГОСТе на спецсредства. Огни на спецтехнике представляет из себя вспышки, призванные привлекать внимание. Их сила света настолько велика, что если человек смотрит на них непрерывно, то рискует ослепнуть.
– Молодой человек, — нетерпеливо говорит стюардесса, — мы уже давно приземлились в Шереметьево, вы не хотите покинуть самолет?
Захлопывая книгу, Шелдон недоуменно смотрит на девушку.
«Женщина, ты играешь с силами, неподвластными тебе», — думает он, но вслух ничего не говорит. Кто бы мог подумать, что метрология может оказаться такой захватывающей?
Остается последняя глава – о железных дорогах – и Шелдон берется за нее в аэроэкспрессе.
Безопасность железных дорог
Во многом «измерение безопасности» на железных дорогах похоже на автомобильный транспорт — те же светофоры и освещение. Единственное отличие — для железнодорожного большое значение имеет яркость фона.
Измерение яркости фона важно для гарантии того, что машинист увидит сигнал светофора хотя бы за 800 метров. Аналогичное требование предъявляется и к головному огню локомотива — он должен освещать путь практически на километр. Важно и то, что полагаться исключительно на приборное измерение здесь нельзя — метрологи сами делают визуальную оценку яркости фона при различных погодных условиях.
Аэроэкспресс прибыл на Белорусский вокзал, и Шелдон Купер спешит к коллегам-физикам на обсуждение неразрешимых проблем квантовой физики и космологии. Однако никак не может выкинуть из головы заключительные строки книги «Метрология для жизни»:

«Исследователи, которые занимаются обеспечением единства измерений, в первую очередь смотрят, чтобы прибор измерял правильно. Однако на самом деле все это имеет самое прямое отношение к безопасности. Ведь метрологи не только участвуют в разработке требований и стандартов, но придумывают, как можно проверить их на практике. Они, что еще важнее, связывают физические величины с их восприятием человеком».

От обеспечения единства измерений зависит жизнь каждого. И это вынужден признать даже самый эксцентричный физик современности Шелдон Купер.
Идея, текст, верстка: Дарья ЛАМПАДОВА
Редактор: Елена КУРЦЕВА
Иллюстрации: Екатерина ТАЛАНЦЕВА
Материал подготовлен на грант АКСОН и Росстандарта»